DE10120608B4

DE10120608B4 - Verfahren zur Filtration einer Flüssigkeit und Filtereinrichtung dafür

Info

Publication number: DE10120608B4
Application number: DE10120608A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Pfaff; Ulrich Weise
Original assignee: Individual
Current assignee: Schaetzle Holding De GmbH
Priority date: 2000-05-03
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2021-04-27
Also published as: DE10120608A1

Abstract

Verfahren zur Filtration einer Flüssigkeit mittels einer Filtereinrichtung, bei welchem von einer Anlage von einem Rohflüssigkeitszufluss (2) über einen Vorlaufbehälter (1) einem Filter (4) Rohflüssigkeit zugeführt und Filtrat über einen Filtratabfluss (6) abgegeben sowie Konzentrat in den Vorlaufbehälter (1) zurückgeführt wird, und bei dem der Vorlaufbehälter (1) entleert wird, wenn das Konzentrat in ihm eine für ein weiteres Filtern zu hohe Konzentration erreicht hat, wobei während einer längeren Betriebsphase dem Vorlaufbehälter (1) kontinuierlich Rohflüssigkeit und Konzentrat zugeführt wird, während gleichzeitig Filtrat der Anlage zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während einer kurzen Aufkonzentrierungsphase die Filtereinrichtung von der Anlage abgetrennt wird und dann während der Aufkonzentrierungsphase das anfallende Filtrat einem Filtratsammelbehälter (9) zugeführt wird, dass nach Erreichen einer gewünschten Konzentratkonzentration der Vorlaufbehälter (1) entleert und anschließend mit dem im Filtratsammelbehälter (9) gesammelten Filtrat aufgefüllt wird und dass danach die Filtereinrichtung wieder mit dem Rohflüssigkeitszufluss (2) und dem Filtratabfluss (16) verbunden wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Filtration einer Flüssigkeit mittels einer Filtereinrichtung, bei welchem von einer Anlage von einem Rohflüssigkeitszufluss über einen Vorlaufbehälter einem Filter Rohflüssigkeit zugeführt und Filtrat über einen Filtratabfluss abgegeben sowie Konzentrat in den Vorlaufbehälter zurückgeführt wird, und bei dem der vorlaufbehälter entleert wird, wenn das Konzentrat in ihm eine für ein weiteres Filtern zu hohe Konzentration erreicht hat, wobei während einer längeren Betriebsphase dem Vorlaufbehälter kontinuierlich Rohflüssigkeit und Konzentrat zugeführt wird, während gleichzeitig Filtrat der Anlage zurückgeführt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Filtereinrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bei zahlreichen industriellen Prozessen fällt kontinuierlich Abwasser an, welches beispielsweise einer Ultrafiltration zugeführt wird. Das dabei anfallende Filtrat (Permeat) muss anschließend dem Prozess zurückgeführt werden. Eine solche Anlage ist z. B. in der EP 0 636 401 B1 beschrieben. Derzeit arbeiten solche Filtrationsverfahren diskontinuierlich, indem man zunächst eine größere Menge Rohflüssigkeit in den Vorlaufbehälter fließen lässt. Ist dieser ausreichend gefüllt, dann unterbricht man die Rohflüssigkeitszufuhr und beginnt mit dem Aufkonzentrieren der Rohflüssigkeit im Vorlaufbehälter, indem man dem Vorlaufbehälter ständig Flüssigkeit entnimmt und ihm Konzentrat eines Filters zurückführt. Das Filtrat leitet man einem Filtratsammelbehälter innerhalb der Anlage zu, in der das Abwasser anfällt. Ist das Konzentrat ausreichend aufkonzentriert, entleert man den Vorlaufbehälter in einen Konzentratbehälter und füllt den Vorlaufbehälter von neuem mit aufzukonzentrierender Rohflüssigkeit auf. Zum Stand der Technik zählen auch: Bautenbach, Robert und Albrecht, Rainer: "Membrantrennverfahren: Ultrafiltration und Umkehrosmose", Verlag Sauerländer, München 1981, ISBN 3-7941-2218-6, Seiten 169, 170, sowie die DE 195 80 845 T1 . Die dort jeweils beschriebenen Vorrichtungen sehen zwar einen kontinuierlichen Betrieb vor, äußern sich aber nicht zur Vorgehensweise bei einem nicht mehr ausreichenden Durchsatz durch den Filter.
Nachteilig bei der bekannten Verfahrensweise ist es, dass ein relativ großer Rohflüssigkeitsbehälter vorgesehen werden muss, in dem die anfallende Rohflüssigkeit zunächst zwischengespeichert wird und dem man chargenweise die erforderliche Menge für den Vorlaufbehälter entnimmt. Insgesamt ist deshalb immer eine relativ große Flüssigkeitsmenge im Umlauf.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein verfahren der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass über möglichst große Zeitbereiche zumindest in etwa gleich viel Rohflüssigkeit dem industriellen Prozess entnommen und Filtrat ihm zurückgeführt werden kann, so dass sich eine möglichst ausgeglichene Massenbilanz ergibt. Weiterhin soll eine Filtereinrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden.
Das erstgenannte Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass während einer kurzen Aufkonzentrierungsphase die Filtereinrichtung von der Anlage abgetrennt wird und dann während der Aufkonzentrierungsphase das anfallende Filtrat einem Filtratsammelbehälter zugeführt wird, dass nach Erreichen einer gewünschten Konzentratkonzentration der Konzentratbehälter entleert und anschließend mit dem im Filtratsammelbehälter gesammelten Filtrat aufgefüllt wird und dass danach die Filtereinrichtung wieder mit dem Rohflüssigkeitszufluss und dem Filtratabfluss verbunden wird.
Bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise wird die Konzentration der Flüssigkeit im Vorlaufbehälter erhöht, während gleichzeitig Rohflüssigkeit zufließt, weil dem Vorlaufbehälter kontinuierlich Konzentrat zugeführt wird, welches über die Zeit eine zunehmende Konzentration hat. Erst wenn die Konzentration der Flüssigkeit im Vorlaufbehälter so hoch ist, dass der Filter mit dieser Flüssigkeit nicht mehr ordnungsgemäß arbeitet, unterbricht man die Rohflüssigkeitszufuhr kurzfristig und beginnt mit einem abschließenden Aufkonzentrationsprozess, der von relativ kurzer Dauer ist. Nach dem Entleeren des Vorlaufbehälters steht für die weitere Filtration rasch eine ausreichende Flüssigkeitsmenge zur Verfügung, weil zusätzlich zu der meist in geringen Mengen anfallenden Rohflüssigkeit in den Vorlaufbehälter Filtrat eingefüllt wird. Der hierzu vorgesehene Filtratsammelbehälter ermöglicht eine gleichmäßige kontinuierliche Rückführung von Filtrat in den industriellen Prozess.
Die Filtereinrichtung ist bei erstmaliger Inbetriebnahme rasch betriebsbereit, wenn vor der Inbetriebnahme der Filtereinrichtung der Vorlaufbehälter mit klarer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, gefüllt wird.
Zum Steuern der Filtereinrichtung ist keine Verbindung zur Steuerung des industriellen Prozesses erforderlich, bei dem die zu filternde Flüssigkeit anfällt, wenn gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens bei Unterschreiten eines Mindestflüssigkeitsstandes im Vorlaufbehälter die Filtereinrichtung stillgesetzt wird.
Das zweitgenannte Problem, nämlich die Entwicklung einer Filtereinrichtung, die zur Durchführung des oben genann ten Verfahrens geeignet ist, wird durch eine Filtereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 4 gelöst.
Durch diese Anordnung der einzelnen Behälter wird erreicht, dass das Filtrat ausschließlich durch die Schwerkraft in den Vorlauf und das Konzentrat von dort ebenfalls durch Schwerkraft in den Konzentratbehälter fließen kann, so dass hierzu keine Förderpumpen erforderlich sind.
Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung dient das beigefügte Flussbild. In ihm sind die einzelnen Behälter und ein Filter zur Ultrafiltration dargestellt. Die dargestellte Filtereinrichtung dient zur Partikelabscheidung und zum Entölen von Abwasser, welches bei der Reinigung von Einspritzdüsen anfällt und wiederverwendet werden soll.
Das Flussbild zeigt einen Vorlaufbehälter 1, dem von einer nicht gezeigten Anlage Rohflüssigkeit über einen Rohflüssigkeitszufluss 2 zufließt. Weiterhin gelangt über eine Leitung 3 Konzentrat von einem Filter 4 in diesen Vorlaufbehälter 1
Das Gemisch aus Rohflüssigkeit und Konzentrat gelangt über einen Vorlaufbehälterauslass 5 zu dem Filter 4, wo die Ultrafiltration stattfindet. Das dabei anfallende Filtrat wird über einen Filtratabfluss 6, über eine Rückführleitung 7 und einen Filtratabfluss 16 zur Anlage zurückgeführt. Von dieser Rückführleitung 7 führt eine Abzweigleitung 8 in einen Filtratsammelbehälter 9, der höher als der Vorlaufbehälter 1 angeordnet ist. Wenn die Filtrationseinrichtung mit der Anlage verbunden ist und ihr deshalb Rohflüssigkeit zugeführt wird und sie über die Rückführleitung 7 Filtrat zurück zur Anlage leitet, dann verschließt ein Ventil 10 die zu dem Filtratsammelbehälter 9 führende Abzweigleitung 8.
Räumlich tiefer als der Vorlaufbehälter 1 ist ein Konzentratbehälter 11 angeordnet, in welchem vom Vorlaufbehälter 1 die Flüssigkeit des Vorlaufbehälters 1 statt zum Filter 4 zu gelangen vermag, wenn Ventile 12, 13 geöffnet und ein Ventil 14 geschlossen ist. Ebenfalls dargestellt ist in dem Flussbild ein Behälter 15 für einen Ultrafiltrationsreiniger.
Beim Arbeiten der Filtereinrichtung fließt das im Filter 4 anfallende Konzentrat über die Leitung 3 in den Vorlaufbehälter 1, so dass die Konzentration der in ihr vorhandenen und von ihr dem Filter 4 zugeführten Flüssigkeit ständig ansteigt. Ist sie so hoch, dass der Filter 4 nicht mehr ordnungsgemäß arbeiten kann, dann versperrt man kurzfristig den Rohflüssigkeitszufluss 2 und lässt über das Ventil 10 das vom Filter 4 abfließende Filtrat in den Filtratsammelbehälter 9 fließen. Es beginnt dann ein kurzer Aufkonzentrationsprozess, weil unverändert Konzentrat über die Leitung 3 in den Vorlaufbehälter 1, nicht jedoch Rohflüssigkeit in ihn gelangt.
Ist der Aufkonzentrationsprozess abgeschlossen, entleert man den Vorlaufbehälter 1, indem man sein Volumen in den Konzentratbehälter 11 fließen lässt. Anschließend lässt man das Filtrat aus dem Filtratsammelbehälter 9 in den Vorlaufbehälter 1 laufen und verbindet dann die Filtereinrichtung wieder mit der Anlage, so dass erneut Rohflüssigkeit in den Vorlaufbehälter 1 und Filtrat zur Anlage fließen kann.

1: Vorlaufbehälter
2: Rohflüssigkeitszufluss
3: Leitung
4: Filter
5: Vorlaufbehälterauslass
6: Filtratabfluss
7: Rückführleitung
8: Abzweigleitung
9: Filtratsammelbehälter
10: Ventil
11: Konzentratbehälter
12: Ventil
13: Ventil
14: Ventil
15: Behälter
16: Filtratabfluss

Claims

Verfahren zur Filtration einer Flüssigkeit mittels einer Filtereinrichtung, bei welchem von einer Anlage von einem Rohflüssigkeitszufluss (2) über einen Vorlaufbehälter (1) einem Filter (4) Rohflüssigkeit zugeführt und Filtrat über einen Filtratabfluss (6) abgegeben sowie Konzentrat in den Vorlaufbehälter (1) zurückgeführt wird, und bei dem der Vorlaufbehälter (1) entleert wird, wenn das Konzentrat in ihm eine für ein weiteres Filtern zu hohe Konzentration erreicht hat, wobei während einer längeren Betriebsphase dem Vorlaufbehälter (1) kontinuierlich Rohflüssigkeit und Konzentrat zugeführt wird, während gleichzeitig Filtrat der Anlage zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während einer kurzen Aufkonzentrierungsphase die Filtereinrichtung von der Anlage abgetrennt wird und dann während der Aufkonzentrierungsphase das anfallende Filtrat einem Filtratsammelbehälter (9) zugeführt wird, dass nach Erreichen einer gewünschten Konzentratkonzentration der Vorlaufbehälter (1) entleert und anschließend mit dem im Filtratsammelbehälter (9) gesammelten Filtrat aufgefüllt wird und dass danach die Filtereinrichtung wieder mit dem Rohflüssigkeitszufluss (2) und dem Filtratabfluss (16) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Inbetriebnahme der Filtereinrichtung der Vorlaufbehälter (1) mit klarer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, gefüllt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten eines Mindestflüssigkeitsstandes im Vorlaufbehälter (1) die Filtereinrichtung stillgesetzt wird.
Filtereinrichtung mit einem Filter (4) und mit einem in einen Vorlaufbehälter (1) führenden Rohflüssigkeitszufluss (2), über den dem Vorlaufbehälter (1) aus einer Anlage Rohflüssigkeit zugeführt werden kann, einem zur Anlage rückführenden Filtratabfluss (16), einem Filtratsammelbehälter (9) und einem Konzentratbehälter (11), wobei ein Gemisch aus Rohflüssigkeit und Konzentrat über einen Vorlaufbehälterauslass (5) zu dem Filter (4) gelangt und das im Filter (4) anfallende Konzentrat über eine Leitung (3) zum Vorlaufbehälter (1) und das im Filter (4) anfallende Filtrat über einen Filtratabfluss (6) am Filter (4), eine Rückführleitung (7) und dem Filtratabfluss (16) zur Anlage zurückgeführt wird, und mit einem weiteren Ventil (12) in der Verbindung zwischen dem Vorlaufbehälter (1) und dem tiefer liegenden Konzentratbehälter (11), so dass eine Schwerkraftförderung von dem Vorlaufbehälter (1) zum Konzentratbehälter (11) möglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass von der Rückführleitung (7) eine Abzweigleitung (8) mit einem Ventil (10) in den Filtratsammelbehälter (9) führt, dass der Filtratsammelbehälter (9) höher als der Vorlaufbehälter (1) angeordnet ist, so dass eine Schwerkraftförderung von dem Filtratsammelbehälter (9) zum Vorlaufbehälter (1) möglich ist.